地下室顶板结构方案选型探讨

【前言】地下室顶板结构方案选型探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。一、地下室结构选型和优化原则 1、根据地下室顶板板厚、荷载，满足净空要求的最大梁高等条件，进行井字梁、十字梁、单向板、大板楼盖、无梁楼盖、预应力等多种项板结构方案的比较，选出造价低、施工方便的最优结构方案。值得注意的是，最优方案不是一成不变的，关键在...

摘要：随着房地产行业的飞速发展，地下室已成为设计中的重要部分。但由于地下室的功能及使用要求的特殊性，如地下室顶板的设计荷载大，防水抗裂要求高所以其造价占整个项目的比重也较大。故在保证结构可靠性和使用性的前提下，还应兼顾其经济性指标。本文针对多种选型方案的分析与比较，做好对该地下室结顶板的优化设计。

关键词：地下室顶板；选型控制

中图分类号： F293.35 文献标识码： A 文章编号：

引言

在住宅开发项目中地下室建设成本往往占有很大比重，因此受到建设单位在进行成本控制时的普遍重视。而对于地下室顶板结构形式则有较多选择方案，通常有大板、十字梁、井字梁、无梁楼盖、空心楼盖等结构形式。本文以具体工程的地下室几种顶板结构方案经济性比较分析为例，对地下室顶板合理经济结构方案进行探讨。

一、地下室结构选型和优化原则

1、根据地下室顶板板厚、荷载，满足净空要求的最大梁高等条件，进行井字梁、十字梁、单向板、大板楼盖、无梁楼盖、预应力等多种项板结构方案的比较，选出造价低、施工方便的最优结构方案。值得注意的是，最优方案不是一成不变的，关键在于要熟悉各种方案的特点。例如，在主梁梁高适中的条件下，十字梁比井字梁楼盖节约；但如果荷载特别大，允许梁高偏小时，井字梁楼盖更节省，原因是十字梁体体系主梁弯矩更大，配筋率接近超筋时用钢量会大幅增加；荷载较大时，一般情况下井字梁体系比大板楼盖节省。但当由于功能或构造需要，板厚较大，或存在人防荷载时，则大板楼盖体系更为节省，等等。

2、在满足功能及基础埋深前提下，地下室应尽量浅埋。浅埋可以减少土方成本，减小地下室外墙外侧的土压力，在沿海地下水位较高地区尤其可以减小水浮力，可有效节约底板造价及地下室抗浮成本，同时亦可减小地下室渗漏风险。所以，地下室尽量浅埋是地下室方案论证之“纲”。

3、充分利用地下室底板板厚较大的条件，根据情况，选用无梁楼盖底板或筏板基础。

4、采取措施，增大地下室净空，减小地下室埋深。例如，地下室用结构找坡，顶板主梁采用加腋梁(设备管线尽量布在梁跨中梁高较小处)等措施。

二、结构方案及经济分析

1、为满足地下室基本净高要求前提下尽量减少地下室埋置深度，大板、十字梁及井字梁均采用加腋框架梁，因施工难度较大、施工技术要求高、模板二次使用率低，大板结构并没采用加腋板。其中加腋框架梁大板楼板厚度为300mm，加腋框架梁十字次梁、加腋框架梁井字次梁的楼板厚度为规范要求最小厚度180mm，空心楼盖板厚450mm，混凝土强度等级为C30。采用PKPM模拟软件计算，几种结构形式方案分别如下图：

对以上几种结构方案混凝土用量与钢筋含量进行计算，其中C30混凝土按350元/m3、钢筋按5300元/吨考虑，结果见表1.从表1中可以看出，加腋框架梁大板结构建设成本最大，空心楼盖与单向梁结构方案最为经济。但单向梁主梁梁高达900mm，在地下室层高一定时地下室净空高度最低，若保证同样净空高度，则分别较井字梁结构及十字梁结构两者地下室埋置深度（即地下室层高）分别增加200mm、100mm（根据经验数据地下室层高每增加100mm综合成本增加约18元/m2）。而空心楼盖方案中除需购置芯模增加费用（约增加60元/m 2）外，实际工程运用效果及耐久性有待验证，相比单向梁结构并无绝对优势。综合考虑加腋框架梁单向梁结构方案最为经济。

2、地下室底板采用无梁楼盖结构体系

无梁楼盖底板特点：①省去底板地粱，节约钢筋，减少含钢量。由于本工程地下水位高，水头大，底板厚度取400mm，适合采用无梁楼盖底板。无梁楼盖底板配筋与梁板式底板相比，板厚较大，只有局部柱上板带支座附加底筋略大，其他部位均为构造配筋，总的配筋量基本相当，但是节省了地梁钢筋;②施工方便。由于地下室底板标高处土层为淤泥质粉质黏土，非常软弱，地下水丰富，水位高，地梁施工难度很大。无梁楼盖底板省去了地梁的基槽开挖和砖模砌筑，尤其减少了对板底软弱土层的扰动，极大地降低了施工难度。无梁楼盖底板计算：采用PKPM、SLABCAD复杂楼板分析设计软件建模计算，分向上、向下两种荷载工况分别计算配筋。计算模型将主梁定义为100mm~100mm的虚梁，板厚定义为400mm。计算工况：①平时、向下荷载组合：考虑底板、垫层、隔墙自重，车库活载;②平时、向上荷载组合(倒楼盖算法)：底板、垫层、隔墙自重，水浮力;③战时、向上荷载组合(倒楼盖算法)：底板、垫层、隔墙自重、水浮力及向上人防等效荷载。板带配筋计算：先运行SATWE计算，再运行SLABCAD计算，自动划分板带时柱上板带各取两边板宽的比例为0.25，将承台按柱帽输入，选板柱结构类型，选择适当的有限元网格尺寸(严重影响计算，时间的长短)，得出板带计算结果(配筋、挠度、裂缝验算)。程序给出的板带配筋数据为程序自动划分板带宽度范围板的配筋总量。

底板设计：①配筋：板厚400mm，多数板带均为构造配筋，只有部分大跨度的柱上板带板底支座、板顶钢筋为计算配筋，需要另外标注附加钢筋;②板带划分：由于柱网，尤其是塔楼处柱网不规则，板带交错，很难按照常规规则柱网划分板带。而且由于绝大部分板带均为构造配筋，故按照构造双层双向通长配筋，对配筋较大的板带进行板带划分，并标注板带内的附加钢筋。无梁底板配筋的主要工作就是找出非构造配筋板带，进行板带划分、定位，并标注出附加钢筋;③注意验算柱下承台处底板冲切。柱下承台即是无梁底板的柱帽，多桩承台平面尺寸较大，底板冲切一般能满足，重点验算单桩承台情况是否满足冲切要求。

3、超长地下室无缝设计 由于地下室平面狭长，长度约220m，原设计沿地下室长向置了三条1000mm宽伸缩后浇带，塔楼位置设二道2000mm宽膨胀加强带。由于后浇带一般浇筑二个月后方可封闭，然后才可进行基坑回填，从而需要长时问基坑降水，费用高，难度大。施工期问根据甲方意见，将三条l000mm宽伸缩后浇带修改为2000mm宽膨胀加强带。本工程采用了补偿收缩混凝土连续浇筑的超长结构无缝设计，2000mm宽膨胀加强带采用水中养护14d限制膨胀率>0.035％的大膨胀混凝土(掺ZY型膨胀剂或UEA)，膨胀加强带外侧采用水中养护14d限制膨胀率≥0.025％的小膨胀混凝土(掺ZY或UEA膨胀剂)。混凝土一次连续浇筑，缩短了基坑暴露时间，降低了施工复杂程度，结构基本没出现裂缝，自防水性能良好。

三、顶板各结构方案比较

在上例中地下室仅为一层，当为二层地下室及以上时，单向梁结构由于层高不具有优势，特别当所处区域地下水位较高、基层地质条件较差时如存在淤泥层且较厚，地下室顶板选择加腋框架梁井字梁结构具有一定优势。当地下室为独立地下室不作为上部嵌固时，无梁楼盖由于其施工便捷、优越地下室净空条件就成为比较好的选择。虽加腋梁板大板结构单纯从混凝土、钢筋含量上讲与无梁楼盖形式同样具有不错优势，但此种结构施工难度大、对施工技术要求高，施工工期会受到一定影响，再者模板使用量会增大。空心楼板结构是正在发展的混凝土楼板新技术，由于自重轻适合大柱网尺寸地下室，顶板底面平整、便于设备管道施工安装。但施工时增加了芯模绑扎固定工序，工期受到一定影响，同时芯模采购将会造成一定程度成本增加。（见表2）

结束语

在实际工程中，以上几种地下室顶板结构形式均有应用，究其原因在于每种地下室顶板形式均具有其自有特点。选择顶板结构形式时，优先选择无梁楼盖与加腋框架梁单向次梁的结构形式，但也应根据地下室结构设计所面临条件进行综合判断，遵循尽量减少顶板荷载传递路径以及在满足刚度和构造要求的前提下最小板厚原则，最终就能有效减少工程造价。

参考文献

[1] 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.北京：中国建筑工业出版社 2011

[2] 徐建明.地下室顶板结构多种方案经济性分析[J].工程建设与设计，2010（1），111-113.